Introducción
En busca de una mayor eficiencia de combustible, reducción de emisiones y mejor rendimiento, los fabricantes de automóviles llevan años utilizando pruebas en túneles de viento. Un túnel de viento automotriz es un laboratorio especializado donde se investiga el flujo de aire alrededor de vehículos completos o maquetas en condiciones controladas para cuantificar la resistencia, la sustentación, el ruido, el comportamiento térmico y otros factores. Se prevé que el tamaño del mercado de túneles de viento automotriz alcance los 1904,53 millones de dólares estadounidenses para 2031, frente a los 722.570 millones de dólares estadounidenses de 2023. Se prevé que el mercado registre una tasa de crecimiento anual compuesta (TCAC) del 12,9 % entre 2022 y 2031.
Integración de tecnología y pruebas híbridas
Al combinar pruebas de túnel de viento físico con dinámica de fluidos computacional (CFD), túneles de viento virtuales y gemelos digitales, se reducen los costos, se reducen los ciclos de desarrollo y se pueden realizar más iteraciones de diseño desde el principio.
Especialización en vehículos eléctricos, vehículos autónomos y gestión térmica
Los vehículos eléctricos plantean diversos problemas aerodinámicos (p. ej., refrigeración de las baterías, flujo de aire bajo el vehículo, reducción del ruido del motor) y los sensores de los vehículos autónomos deben funcionar correctamente en diferentes condiciones (viento cruzado, oclusión del flujo de aire). Se están diseñando estos túneles optimizados.
Mejoras de instalaciones y eficiencia energética
Se están construyendo nuevos túneles de viento con mayor eficiencia energética (p. ej., mejores ventiladores y conductos optimizados), y se están modernizando los existentes. Otras mejoras incluyen la incorporación de planos de tierra móviles y un mayor control de las condiciones ambientales.
Alineación regulatoria
El cumplimiento de las normas globales cada vez más estrictas en materia de emisiones, ruido y seguridad obliga a los fabricantes a invertir en pruebas aerodinámicas y aeroacústicas más rigurosas. Las organizaciones que anticipan los cambios en la normativa e invierten en capacidades para cumplirlos destacarán en el mercado.
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Tendencias futuras
Mayor adopción de gemelos digitales y pruebas virtuales
Una mayor actividad de diseño se trasladará a la simulación antes de invertir en prototipos físicos. Se recurrirá con mayor frecuencia a las simulaciones en tiempo real y al modelado predictivo.
Túneles de viento inteligentes, adaptables y basados en IA
Los túneles que ajustan dinámicamente los parámetros (turbulencia, temperatura, velocidad del viento) del flujo, procesan datos de sensores en tiempo real e incluso predicen el rendimiento aerodinámico mediante el uso de IA serán cada vez más frecuentes.
Sostenibilidad y menores costos operativos
Túneles de menor consumo energético, materiales mejorados, energías renovables, etc. También túneles de uso compartido o modulares para distribuir costes entre múltiples clientes.
Pruebas para nuevos tipos de vehículos
El aumento de vehículos autónomos, vehículos de movilidad compartida y, quizás, prototipos de taxis aéreos o coches voladores requerirán pruebas en túneles de viento. También se prestará mayor atención a la estabilidad con viento cruzado, el funcionamiento de sensores en el flujo de aire, etc.
Oportunidades
Mercados emergentes: Asia Pacífico (India, China, Sudeste Asiático) está experimentando una rápida expansión en la fabricación de vehículos y la inversión en I+D. Establecer túneles de viento o atender a clientes en esos mercados ofrece ventajas en cuanto a costes y proximidad.
Servicios de pruebas enfocados en vehículos eléctricos: los fabricantes de vehículos y los proveedores de nivel 1 necesitan pruebas especializadas (enfriamiento de batería, disipación de calor, reducción de resistencia) para vehículos eléctricos; las empresas que ofrecen estos servicios tendrán demanda.
Participación de proveedores de niveles 2 y 3 : Los proveedores de piezas (espejos, pasos de rueda, alerones) a menudo necesitan pruebas; proporcionar un acceso al túnel más modular y de menor escala puede abrir nuevos negocios.
Pruebas de vehículos completos frente a pruebas de componentes: no todas las instalaciones realizan únicamente pruebas de componentes o modelos a escala; las capacidades a escala real o de "carretera rodante" brindan mejores resultados en el mundo real y pueden alcanzar una prima.
Segmentos clave
Por tipos de diseño
Circuito cerrado
Circuito abierto
Por tipo de prueba
Pruebas a escala de modelo y pruebas a escala real
Por aplicación
Automóviles de pasajeros
Vehículos comerciales y motocicletas
Actores clave y desarrollos recientes
Mahle GmbH
Mahle ha modernizado su túnel de viento climático en Stuttgart con un sistema de carga rápida de CC.
Ahora puede proporcionar hasta 350 kW de carga rápida en cinco minutos para vehículos eléctricos, en todas las condiciones climáticas, incluso con calor récord.
El objetivo es verificar los efectos de la carga rápida de las baterías de iones de litio en condiciones climáticas reales (calor, luz solar, etc.) y también la comodidad de los pasajeros.
Su estrategia comercial, "MAHLE 2030+", se centra principalmente en la electrificación, la gestión térmica y los componentes para motores de combustión interna ecológicos.
Daimler AG (Mercedes Benz/Mercedes)
Los laboratorios de pruebas de Daimler (por ejemplo, Sindelfingen y Bremen) reciben servicio de proveedores de servicios de gestión de instalaciones técnicas como SPIE, que renuevan los contratos para incluir túneles de viento y bancos de pruebas.
Túneles de viento climáticos de Daimler en Sindelfingen: dos que pueden imitar condiciones ambientales extremas (temperaturas de −40 ℃ a +60 ℃ , lluvia, nieve, luz solar, control de humedad) y altas velocidades del viento (hasta ~265 km/h).
Además, Mercedes Benz ha financiado equipos de medición aerodinámica, manteniendo una de las instalaciones de túnel de viento aeroacústico más potentes y silenciosas del mundo en Sindelfingen (ordenada en 2013) con equipos de medición avanzados, simulación de carreteras y diseño optimizado.
HORIBA MIRA (Reino Unido)
HORIBA MIRA realizó inversiones sustanciales para mejorar sus instalaciones de túnel de viento climático en el Reino Unido para mantener su capacidad de vanguardia.
También modernizaron su principal túnel de viento climático (CWTone) en su sede de Midlands. Una inversión reciente (aproximadamente £580,000) incluyó sistemas de control más modernos (Dynamotive) y una mejor adquisición de datos mediante sistemas Ipetronik basados en CAN.
Además, MIRA ha creado una Suite de Optimización de la Energía Térmica de Vehículos (VTEOS), similar a un minitúnel de viento, para la validación del sistema térmico antes de que los prototipos completos estén disponibles. Esto permite reducir costes, tiempo y emisiones de CO₂.
Conclusión
A medida que las empresas automotrices y los proveedores de soluciones de movilidad se centran cada vez más en la eficiencia, la seguridad y la sostenibilidad, las pruebas en túneles de viento cobran mayor importancia. El futuro estará influenciado por el progreso en simulación, IA y métodos híbridos, por los vehículos eléctricos y la conducción autónoma, y por las exigencias regulatorias. El éxito de las empresas dependerá de la agilidad: la capacidad de adoptar nuevas tecnologías, especializarse en nuevas pruebas centradas en vehículos eléctricos o de ruido/térmicas, establecer alianzas estratégicas y entrar en nuevos mercados.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Cuál es la diferencia entre un túnel de viento de circuito cerrado y uno de circuito abierto?
Los túneles de circuito cerrado recirculan el flujo de aire; probablemente proporcionen un flujo más estable, mayor eficiencia y un mayor control sobre factores como la turbulencia, la temperatura y la presión. Los túneles de circuito abierto absorben el aire del entorno, lo pasan a través de la sección de prueba y lo expulsan. Son más fáciles y, por lo general, menos costosos de construir y mantener, pero podrían ofrecer menos control sobre la uniformidad del flujo y la eficiencia energética.
¿Por qué siguen siendo necesarios los túneles de viento cuando la CFD (dinámica de fluidos computacional) se está volviendo muy poderosa?
El CFD es excelente para el diseño, la visualización y la optimización en etapas iniciales, así como para minimizar el número de modelos físicos. Sin embargo, las pruebas físicas en túneles de viento siguen siendo esenciales para comprobar la validez de los modelos CFD, capturar fenómenos difíciles de modelar (p. ej., turbulencia, aeroacústica, interacciones reales de materiales, respuesta térmica) y para la certificación o regulación. La combinación de CFD y túnel de viento es cada vez más habitual.
¿De qué manera los túneles de viento ayudan al rendimiento de los vehículos eléctricos?
Los vehículos eléctricos presentan características térmicas y aerodinámicas únicas: refrigeración del motor y la batería; gestión del flujo de aire bajo el vehículo; reducción de la resistencia aerodinámica para optimizar la autonomía; y reducción del ruido del viento gracias a que el ruido del motor de combustión interna es mucho menor. Los túneles de viento ayudan a evaluar y optimizar todas estas variables.
¿Cuáles son los desafíos clave en el mercado de túneles de viento automotrices?
Algunas de las dificultades son los elevados gastos de capital y operativos que supone la construcción y operación de túneles de alta precisión; el mantenimiento de la calidad del flujo y la precisión de las mediciones; el consumo de energía; la adaptación a la evolución del diseño de vehículos (p. ej., el aumento de vehículos eléctricos, la diversificación de la disposición de los sensores); y la competencia de los métodos totalmente virtuales. Además, la simulación de condiciones (como el número de Reynolds) para pruebas a escala o de componentes puede resultar compleja.
¿Qué deben tener en cuenta los nuevos participantes antes de invertir en instalaciones de túneles de viento?
Deben examinar: la naturaleza de los vehículos y las pruebas que respaldarán (escala real versus escala de modelo, EV versus ICE, etc.); demandas regulatorias regionales para emisiones, ruido, seguridad; proximidad al cliente (OEM, proveedores); capacidad tecnológica (por ejemplo, integración de CFD, IA, pruebas térmicas/acústicas); gastos operativos y eficiencia energética; y posibles asociaciones o modelos de instalaciones compartidas para minimizar el riesgo.
